高速公路网络视频监控系统设计初探

摘 要：随着我国对交通业的重视程度不断提高，高速公路网络视频监控系统列为了重点研究项目，文章针对高速公路中的视频监控、显示控制、闭路电视等系统进行研究，对高速公路网络视频监控系统的基本功能和控制方面进行设计分析，使整个系统可以通过网络控制完成视频的存储、切换、检索、控制等功能，使高速公路网络视频监控系统最大程度的符合高速公路的实际应用，充分体现出高速公路网络视频监控系统的现代化和快捷性，可为相关工作者提供参考。

关键词：监控检测；闭路电视；系统构成；系统设计

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0005-03

高速公路网络视频监控系统的功能性、应用性是目前研究的主要课题，其根本在于实现视频和语音远程传输，通过对录像和资料的自动判别形成警告功能，高速公路网络视频监控系统在工作原理和关键技术都是利用局域网络技术实现的，这种技术可以将图像和声音进行过即时传递，发送到高速公路网络视频监控系统中，公路管理人员可以自己对其进行监控和控制，这种技术不仅提高了对高速公路的管控力度，还降低了高速公路管理企业在通讯中形成的费用，提高高速公路网络视频监控系统的功能性，是未来高速公路管理公司最为重视的问题之一。

1 实时事件检测功能

在高速公路管理的过程中需要对视频的显示内容和数据进行自动的检测，并且能够通过专门的摄像机将图像进行分析，将产生的事件、信息上传到交通管理中心。交通事件视频检测系统是一种包含视频处理器和配套软件的组合性视频系统，在高速公路信息采集和的过程中，能完成信息的采集、通信、处理等功能，并能在最短时间内作出指示。

1.1 主要系统功能

该系统可以对公路上所以路段、弯道进行限速检测和全天候记录，根据时段要求对特定路段进行分车道的流量统计和速度检测，并能够形成合理的时间段统计（以日、周、年为单位）。对于在路段中限定内容可以直接上报和记录，当有车辆造成影响公路交通的因素时可以及时上报，通过不同的影响程度进行预警，在雨雪、风沙天气中可以对路面的实际情况进行检测，提供多种事故因素所造成的影响和趋势。通过上述记录可以直接完成报警事件的全过程，能够将60 d内的信息记录进行储存，并采用循环记录的形式，设备的外接端可以直接承受一定程度的天气影响，并且能够具备防震动。防噪音等功能，设备的上级连接设备可以自由升级，扩展性强。

1.2 系统的主要特点

系统能够同时处理黑白和彩色两种信号图像，视频图像在经过系统处理完成后可以对事故内同进行自动检测，尤其是违停、交通堵塞、重大事故等。摄像机所记录的画面范围内发生的所有交通事件都能够直接进行检测，摄像头和人眼有着同样的观察能力，只要在通视、有照明的情况下都可以进行事故检测。同时系统纪录性同步性很强，几乎可以当事故发生到报警的总时间不超过3 min，而且系统可以直接纪录到本地网络，保证能够应对事故发生的随机性。在任意时间段内设备可以根据自身运行情况完成系统的检测，当信号丢失、设备发生故障时，网络间的通信形式可以进行自我维修和处理。

1.3 系统检测指标

系统的检测率、检测精度、检测量、都能够到达实际发生问题的90%以上，而检测误差、检测时间、报警时间都控制在系统问题处理时间的10%以下。对于误报率可以控制在每48 h误报一次。所有检测数据都可以直接通往局域网络协议和进行网络传播，在视频监控方面它受矩阵监控的直接控制，并且在接警问题上能够与后台软件和事件检测相互综合，得出最为详细的问题处理意见。系统可以针对行车道、紧急道、停车道、斜坡等出现的堵、停、逆行等问题提供合理的交通警报检测。并且在多时段范围内，完成车到的流量统计、和速度检测。

2 高速公路视频检测系统的构成

在组成形态上，视频检测系统组要是利用视频处理、配套软件、视频检测系统、前端摄像机等环节构成，这三个环节负责信息的日常采集、传输和处理。当在前侧区域有车辆通过时，视频检测器能够进行标准制式的视频传送，摄像机相当于这套系统的“眼睛”，它的位置摆放十分重要，常设位置有（道路上方、隔离带、路肩、隧道）。视频信号在获取后，通过多种交通数据监测，在画面上完成基础设计，同时设备中的各项交通数据可以更新和自由使用的。交通数据既可以进行大容量的储存，也可以通过多种通信接口完成数据监测和传输。视频车辆监测其在使用时要直接对照好设定的检测区域，要对检测中的车道交通参数进行实时的发送，让设备处于最为舒适的工作环境。视频车辆在检测过程中使用工业级芯片，并且多使用嵌入式设计，保证其能够适应多种恶劣的环境条件。

2.1 检测设备的基本功能及技术指标

检测设备的基本功能包括：对交通流量、时间占有率、空间占有率、车头时距、车间距、车辆速度、检测断面点速度、车辆密度的控制。这些基本功能可以根据时间的视频检测工具进行交通流参数的设定，同时要保证在接受信息和交通指令的过程中，能够灵活的调整检测区域和虚拟线圈的范围涉及，每台视频处理器都要具备独立的数据储存设备，当通信网路出现问题时，视频处理器最少要能够维持60 d的视频记录。视频车辆检测器的技术指标如下：

电源：115/230VAC；检测精度：流量检测精度>95%，车速检测精度>90%；速度检测范围：5～200 km/h；接口：1个RS232口，1个RJ45以太网口；协议支持：标准串行通讯协议，标准Pl地址和TCP/PI协议支持；联网能力：支持现有各种联网方式；数据格式：兼容其它检测设备数据格式；工作温度：-40℃～+85℃；相对湿度：0～95%；视频输入：标准PALINTSC/视频信号；视频输出：标准PAL/NTSC/视频信号；数据输出：RS232lLAN；控制输出：集电极开路。

2.2 视频检测软件

视频检测系统中的软件系统时直接处理检测参数的基础软件之一，它由视频检测管理软件和设置软件两个部分组成，视频参数检测软件主要负责各项参数的功能性处理没并且在视频显示中能够完成各车道的路况检测，同时将检测结果直接纳入高速公路视频控制系统中。视频检测系统能够根据道路特点和车辆的速度、流量、车间距等进行系统检测，对于各断面中的总车流量和车型量进行分析，形成以日、周、年为基础的变量统计图和检测参数图，使各种交通数据能够得到有效的汇总。针对在交流参数统计时间内各个流量的时间间隔程度进行车道的系统参数设置。

2.3 视频检测设置软件

这种软件以一种外挂程式的形式出现，其目的在于提高检测软件的工作能力，起到“减负”的作用。所以这种软件只能进行多车道的同时检测和调整检测区域的范围和个数。

2.4 视频检测系统的性能优化重点

要想提高视频检测功能的系统优化性可以在如下几个参数中进行设定，摄像机所覆盖的范围要保证对路面形成全景拍摄，不遗漏死角，在焦距设定上要保证图片清晰和连续性，在摄像机的位置分布上，摄像机的稳定性、高度要符合实际要求，不得出现超限的情况。摄像机位置对采集数据精度有很大影响线上，所以摄像机的位置要正好对准车道中间，并且与检测区域形成垂直距离，每个车道的临界点都要保证能够记录。

2.5 视频检测系统时如何判断高速公路路况的

检测系统会根据高速公路的拥挤性和高速公路的拥挤状态对交通量、车速、测量密度等进行判定，当交通情况不能满足实际交通需求时，检测软件就会根据拥挤密度完成拥挤检测的计算，这不仅可以准确的确定出交通流量，同时对车辆的速度和车道使用率进行监控、车辆的停车和排队候车是高速公路中常出现的拥堵时间，所以视频处理器中包含了对视频信息的检测和处理，当车辆排队到检测系统记录范围内，就会发出警告信号，这种情况会因视频数据处理，而被车辆检测系统直径进行跟踪，同时这套系统还存在针对路况问题的测算方法，就是以具体时间段内，车辆速度对于路段的占有进行输入，并且能够分析出异常的变化基础，通过不同判断发生的事件，当事件发生时，软件中的测算功能就会进行直接计算，同时这种软件还能对事件发生的地点和类型等进行更加方便的记录和查询，并且通过这些功能，对于监控中的各项路段监控予以及时反馈。

3 视频显示及控制系统

在高速公路的视频监控中可以让用户使用一个或多个远程设备，来完成数据的采集，也可以随时将图像和控制命令进行传输，在一般情况下这种远程设备很少被利用，所以在设计中可以将视频监控系统进行集中性的设置，并建立视频检测站，使操作人员可以对路况信息进行集中检测和考虑，这就需要在不同路段都能够及时对异常的交通问题进行处理，并准确的发出处理指令。

3.1 视频显示及控制系统

视频控制系统分为三个等级：沿线摄像机、分控分监点和监控中心。这三个等级的信息都是进行汇总处理的，首先沿线摄像机是利用子系统进行采集的，并且通过主要的信息高速公路来完成如下的信息处理；首先针对交通量、车辆密度、占道率、气象信息等进行处理，在处理过程中还对车辆发生的交通事故、物品掉落、设施损坏等作为主控项目。

以一个50 km范围的路段为例，场摄像机通过收集和存储的图像进行及时分析，但分析完成后对道路的交通和运行状态进行判断，并生产交通和问题诊断方案，同时将信息和异常交通状况进行和辅助管理并且通知有关部门采取相应的措施。在监视工程中视频的宏观监视功能可以监视辖区内所有交通运行的状态，并且将监视内容进行系分工和统计，在平时的记录过程中对交通数据、交通事故、异常事件等进行逐一的处理。当某一个路段出现重大交通事故时数据管理中心就会对这则信息进行，并通过LED显示器提前将事故地段的信息进行通知，这使整个路段中的交通信号形成一致性的管理，并且为其它路段的行驶车辆提供最佳的行测路线。

3.2 视频显示和控制系统的设计方案

前段摄像机的分布位置主要以线路、收费广场等作为主要安装地点，并且在这些地点通过计算机传送到多个控制点，再由视频分配器进行分监和矩阵的控制。视频服务器要通过硬盘视频数字录像完成视频中的监控划分，同时在分控状态下将路段上的视频信号进行统一的硬盘录入，这样就可以直接完成视频的分控和处理，使指挥中心能够任意观察和监控道路图像。

在分中心通过21英寸的专业监视器一一对应的显示和由视频控制计算机控制，分控点矩阵可任选一路图像在大屏幕投影电视上显示，同时在分控点设置的硬盘录像服务器上多画面显示所有图像，从监控分中心视频矩阵输出一路图像传输到收费站分控中心，再通过视频服务器（硬盘录像机）及广域网传输到公司总部“在本研究课题的设计中，由于参考路段（郑漂高速公路机场段）已设置视频数字时分光传输系统（采用北京蛙视VOX-155），而且该系统还有10路视频冗余，因此只用配置VCC一收一发计两块MPEGZ编解压缩板，即可实现许昌监控分中心广场图像向郑州南分监控点的传输”编码板安装在监控中心，解码板安装在分控分监点。

4 闭路电视系统

闭路电视是高速公路中又一项重要的道路交通监控系统，通过闭路电视系统可以根据监控中心的信息图像和车辆监控其对检测器中的信息进行及时处理，使其判断交通堵塞的基本情况，并且技术采取设施进行控制。闭路电视的摄像机主要在高速公路的主要位置进行设置，并且通过若干套带云台变焦镜头的摄像机，来完成无盲点的监控。

4.1 闭路电视的系统构成

闭路电视和常规的视频检测不同，它一般情况下支持红外和彩色摄像机，它的主体由编码器、镜头、箱、摄像机立柱，支架、尾纤、所需信号线缆等防护罩，云台、机视频传输设备等构成，并且通过光纤技术完成像主机的传输。

4.2 闭路电视的系统主要功能

首先它的监视定位为针对道路拥挤情况来工作，当道路发生拥堵时，它可以第一时间将堵塞现象传输到交警部门。同时当有驾驶在形式过程中出现特殊的形式异常都会通过闭路电视来完成信息的记录，以方便交警部门取证。

4.3 闭路电视的设计方案

闭路电视的外场摄像机和视频检测摄像机都是通过多监控点的分布来实现监控和数据的传输，这就要求高速公路光缆分布具有很好的统一性，要做到最大承度的做到实用性上的系统兼容，采用独立敷设光缆，利用光缆接续盒兼作光终端盒，用尾缆方式与光端机实现光联接。分监控点向监控中心传输图像用的两芯光纤利用原通信系统光缆的备用光纤直传加中继方式实现传输。监控中心的控制的20路广场图像通过VOX专用数字视频时分环网剩余视频通道实现，外场图像和广场图像向公司总部的传输，通过租用公网数字化局的ZM专用通道将1～2路图像通过网络传输到公司总部，当收费站距监控分中心光纤距离长度超过90 km时，可以在中间站设置光中继方式增加传输距离。

5 结 语

综上所述，就目前的网络技术发展形式来看，模拟图像传输技术能够占有较多的光纤传输量，并且它需要多套设备对信号进行传输，在不同信号状态下需要进行信号的兼容，这就使画面质量大打折扣，不能满足高速公路监控对图像的要求，但是通过对数字技术的广泛应用，可以将图像进行数字化处理，将图像的容量进行优化，这样不仅提高了传输速度，还在很大程度上加大传输质量，使高速公路的远距离图像监控能够满足诗句需求。在我国的高速公路远程管理中主要依赖监控系统，所以提高其技术含量是十分重要的。

计算机网络的应用可以将信号、图像、语音等进行合理的网络传递，并且网络TCP/1P的协议基础上进行系统安装。以实现设备之间的兼容。就目前发展来看高速公路的视频联网控制是未来高速公路控制管理发展的主要方向。通过技术革新和发展，新型的公路视频监控系统将得到很大程度的提高，尤其在视频转化过程中，通过多点监控设置，使互联网和局域网能够从图文采集、声音传输等方面入手，形成一个集数据、图像、声音多种形式于一体的管理形式使高速公路系统设计进入一个全新的发展时期。

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